DISSERTAÇÃO_ControleQualidadeBarragem

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Dissertação de Mestrado 
CONTROLE DE QUALIDADE DE UMA 
BARRAGEM DE ENROCAMENTO COM 
NÚCLEO ASFALTICO CASO UHE JIRAU
 AUTOR: ADRIANO GEAN MICHELUZZI 
ORIENTADOR: Prof. Dr. Romero Cesar Gomes (UFOP) 
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOTECNIA DA UFOP 
OURO PRETO - JANEIRO DE 2016
iv
DEDICATÓRIA 
Para Valeria Micheluzzi
v
AGRADECIMENTOS 
Quero agradecer aos meus pais pela educação e amor recebido, pela vivência e por tudo 
que sou hoje. 
À minha esposa Valéria, pela paciência e dedicação ao meu lado, nas muitas e muitas 
horas gastas no estudo. 
Ao meu orientador Professor Romero, pela paciência e apoio na elaboração deste 
trabalho de mestrado. 
Aos meus colegas de mestrado que me apoiaram muito para conseguir completar esta 
nova fase da vida: Fernando Gomes, José Carlos Filho, Paulo Cesar Silva e Maurício de 
Souza Carneiro. 
Aos meus amigos e colegas da LEME Engenharia (Rondônia - Porto Velho), 
principalmente ao professor Henrique Djiskstra e ao amigo Cliceu Martins pelos 
ensinamentos e apoio nos 4 anos em que vivi em Rondônia. 
Ao meu Gerente José Pamplona, pela paciência de ensinar e pelo conhecimento sobre 
gerenciamento e obra neste período de Jirau. 
Ao Nelson Porto e Ana Yoda, pelo apoio e as aulas de Geotecnia. 
Ao meu grande amigo Daniel Seabra e sua família pela acolhida em sua casa que recebi 
em Belo Horizonte, para conseguir me dedicar ao estudo e concluir este trabalho. 
Ao diretor Técnico da ESBR Maciel Paiva, por confiar e autorizar o estudo sobre o 
Barramento de núcleo asfáltico. 
Aos meus novos colegas da Neoenergia pelo apoio no dia a dia para a conclusão deste 
trabalho. 
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RESUMO 
Barragens de enrocamento com núcleos de concreto asfáltico constituem alternativas 
muito interessantes para a implantação de empreendimentos hidrelétricos de grande 
porte na região Norte do Brasil, pois possibilitam as atividades construtivas mesmo nos 
períodos chuvosos e, uma vez que incorporam núcleos bastante esbeltos, permitem a 
adoção de barragens com taludes íngremes, com grande redução e economia dos 
materiais utilizados. O comportamento geotécnico do núcleo asfáltico constitui a 
premissa básica de projeto de barragens de enrocamento que utilizam esta tecnologia 
como elemento de vedação. Neste contexto, impõe-se estabelecer procedimentos 
rigorosos de controle em relação às propriedades tecnológicas do CAP (cimento 
asfáltico de petróleo), dos agregados presentes na mistura asfáltica, da transição fina, 
dos enrocamentos e de suas correspondentes misturas, bem como das metodologias 
construtivas associadas ao lançamento e compactação destas misturas em campo. O 
objetivo principal deste estudo é apresentar, de forma sistêmica e estruturada, os 
principais condicionantes geotécnicos que influenciam a construção de núcleos 
asfálticos em barragens de enrocamento, considerando-se a experiência e o 
envolvimento profissional do autor como responsável pela engenharia do proprietário, 
no setor de geotecnia e na fiscalização da construção da barragem de enrocamento, 
utilizando materiais betuminosos como núcleos de vedação, no caso da obra da UHE 
Jirau. Complementarmente, propõe-se abordar a sistemática do controle tecnológico e 
das metodologias construtivas destes maciços, conforme adotadas no âmbito do 
empreendimento estudado, bem como discutir os critérios, normas e procedimentos que 
regulam em campo a implantação de núcleos asfálticos como elementos de vedação de 
barragens de grande porte, com ênfase especial no controle das temperaturas de campo 
dos materiais betuminosos, que constitui um fator de extrema relevância sobre a 
trabalhabilidade e o desempenho final das misturas e na resposta do núcleo como 
elemento estrutural e de estanqueidade da barragem.
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�
SUMMARY 
Rockfill dams with asphalt concrete center core are very attractive design alternatives 
for implementation of large hydroelectric power plants in the northern Brazil since this 
type of dam can make it possible to keep the construction activities even during raining 
seasons; As the asphalt cores are thin, it is always possible to adopt in the design steep 
embankments slopes that lead to economies in the rock material for the dams. The 
geotechnical performance of the asphalt core is a basic characteristic in the design of 
rockfill dams where this sealing technology is applied. So, strict control procedures are 
necessary as long as the technologic properties of the asphalt cement derived from oil, 
the properties of the aggregates, the properties of the thin transition and even the rockfill 
properties are concerned. The control of the construction methods such as the placing 
and the compaction is also important. The aim of this paper is to show in a logic form, 
the main geotechnical aspects that are important in the construction of asphalt cores in 
rockfill dams. This is based in the experience of the author who was the owner engineer 
responsible for the geotechnical aspects of the construction of the rockfill dam with 
impervious asphalt core of the Jirau hydroelectric power plant. It is also mentioned how 
the construction control shall be done in dams with asphalt core such as the Jirau 
embankment dam, as well as the general criteria and standards to be applied in the 
design and construction of asphalt center cores as impervious elements of large rockfill 
dams. One of the main aspects is the temperature control of the bituminous materials in 
the field since it is extremely important as long as the workability and the performance 
of the core in its effectiveness as a sealing element of the dam is concerned. 
viii
Lista de Figuras 
Figura 2.1 - Barragens com interface asfáltica de vedação na face de montante. 
Figura 2.2 – Face asfáltica como vedação de montante de barragem de enrocamento 
Figura 2.3 - Barragem de enrocamento com núcleo de concreto asfáltico (UHE Foz do 
Chapecó); 
Figura 2.4 – Execução do núcleo asfáltico e das transições (UHE Foz do Chapecó) 
Figura 2.5 – Grandezas volumétricas de misturas asfálticas (ANTT, 2000) 
Figura 2.6 – Permeabilidades x volumes de vazios de concretos asfálticos (Falcão, 
2007) 
Figura 2.7 – Variações volumétricas de concretos asfálticos para diferentes teores de 
CAP (CAP B80) e tensões confinantes (Brenth e Arslan, 1990 apud Guimarães, 2012) 
Figura 3.1 – Localização da UHE Jirau 
Figura 3.2 – Arranjo geral das estruturas da UHE Jirau (Braga, 2013) 
Figura 3.3 – Vista da UHE Jirau: Ilha do Padre/barragem principal (Braga, 2013) 
Figura 3.4 – Vista da UHE Jirau: barragem principal/barragem da MD (Braga, 2013) 
Figura 3.5 – Mapa geológico da área do empreendimento 
Figura 3.6 – Feições típicas da Formação Palmeiral: (a) cascalho em conglomerados 
cimentados; (b) cascalho com matriz argilosa superficial 
Figura 3.7 – Afloramentos graníticos com petrogravuras (Silva et al., 2010) 
Figura 3.8 – Distribuição regional das precipitações (PCE, 2006) 
Figura 3.9 – Cotagrama das vazões do Rio Madeira, entre 2008 a 2013 (LEME, 2013) 
Figura 3.10 – Vista da Barragem de Enrocamento com nucleo argiloso 
Figura 3.11 – Planta e seção transversal típica da Barragem Principal da UHE Jirau 
(Themag, 2012) 
Figura 3.12 – Detalhe da base de fundação do núcleo asfáltico (Themag, 2012) 
Figura 3.13 – Materiais de construção utilizados na barragem (Themag, 2012) 
Figura 3.14 – Medidores de recalques instalados na barragem (Themag, 2012) 
Figura 3.15 – Marcos superficiais instalados na barragem principal (Themag, 2012) 
Figura 4.1 – Produção de agregados e controle granulométrico em obra 
Figura 4.2 – Curva granulométrica média do CBUQ em obra 
ix
Figura 4.3 – Amostra indeformada obtida do aterro experimental 
Figura 4.4 – Resultados dos ensaios triaxiais com amostras do aterro experimental 
Figura 4.5 – Equipamento rotativo para extração (a) e amostra coletada do núcleo (b). 
Figura 4.6 – Preparação dos corpos de prova a partir daamostra coletada do núcleo 
Figura 4.7 – Ensaio de membrana plástica: gabarito de madeira (a) e enchimento (b) 
Figura 5.1 - Usina de Concreto Asfáltico da UHE Jirau (Ramalho et al., 2013) 
Figura 5.2 – Etapas de construção da metodologia DACC (Ramalho et al., 2013) 
Figura 5.3 – Preparação das fundações para a construção da Barragem Principal 
Figura 5.4 – Fundação local em solo residual de granito (ombreira direita) 
Figura 5.5 – Tratamento das fundações locais por cortinas de injeções 
Figura 5.6 – Preparação da superfície da laje de concreto (plinto) 
Figura 5.7 – (a) Mastique asfáltico; (b) lançamento do mastique sobre a laje de concreto 
Figura 5.8 – (a) posicionamento das formas metálicas; (b) lançamento da massa 
asfáltica 
Figura 5.9 – Distribuição conjunta do concreto asfáltico e transição fina 
Figura 5.10 – Controle de alinhamento do eixo do núcleo asfáltico 
Figura 5.11 – Compactação integrada do núcleo asfáltico e das transições finas 
Figura 5.12 – Estreitamento do núcleo: (a) campo (autor); (b) esquema (Guimarães, 
2012) 
Figura 5.13 – Controle de temperaturas no campo (antes da compactação) 
Figura 5.14 – Camada com desvio do eixo e limpeza da transição 
Figura 5.15 – Complementação da camada apresentando desvio do eixo 
Figura 5.16 – Remoção de camada com teores inadequados de CAP 
Figura 5.17 – Surgências de água na superfície do núcleo asfáltico 
Figura 5.18 – Detalhe da pressão na junta de dilatação com a expulsão do mastique 
Figura 5.19 – (a) calda sem consolidação de furo de injeção; (b) contato entre material 
consolidado e não consolidado de furo de injeção 
Figura 5.20 – (a) furo inicial sem consolidação da injeção; (b) reconstrução do furo 
Figura 5.21 – Ensaio de perda d’água para aferição do novo tratamento de fundação 
Figura 5.22 – Limpeza e preparação do núcleo escavado 
Figura 5.23 – Limpeza da transição fixada ao núcleo antigo 
Figura 5.24 – Reconstrução do núcleo: (a) fôrma colocada; (b) aplicação do mastique 
Figura 6.1 – Camada compactada e não compactada do aterro (temperatura de 110 °C) 
Figura 6.2 – Extração (a) e obtenção (b) de amostras indeformadas dos aterros 
x
Figura 6.3 – Corpos de prova para ensaios de controle de qualidade dos aterros 
Figura 6.4 – Resultados dos ensaios de controle - Variações da temperatura das misturas 
Figura 6.5 – Perda da estabilidade estrutural da mistura asfáltica 
Figura 6.6 – Resultados dos ensaios de caracterização do material da última camada do 
núcleo asfáltico da barragem 
Figura 6.7 – Curvas tensão - deformação para amostras sob temperaturas de 30ºC 
Figura 6.8 – Curvas tensão - deformação para amostras sob temperaturas de 50ºC 
Figura 6.9 – Curvas tensão - deformação para amostras sob temperaturas de 70ºC 
Figura 6.10 – Curvas tensão - deformação para amostras sob temperaturas de 90ºC 
Figura 6.11 – Curvas tensão - deformação médias das amostras ensaiadas 
Figura 6.12 – Resultados em termos das resistências à compressão não confinada 
xi
Lista de Tabelas 
Tabela 2.1 - Barragens com núcleo de concreto asfáltico (Höeg, 1993; Veidekke, 2011) 
Tabela 4.1 – Propriedades Básicas do CAP 85 - 100 
Tabela 4.2 – Resultados do ensaio de índice de forma dos agregados 
Tabela 4.3 – Traço final da argamassa asfáltica (% em peso) 
Tabela 4.4 – Ensaios de recebimento do CAP na obra 
Tabela 4.5 – Valores médios dos parâmetros de controle de campo 
Tabela 4.6 – Parâmetros de controle para os testemunhos coletados do núcleo 
Tabela 4.7 – Valores médios das densidades dos enrocamentos e transições 
xii
Lista de Símbolos, Nomenclatura e Abreviações 
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas 
ANEEL – Agencia Nacional de Energia Elétrica. 
ANP – Agencia Nacional de Petróleo. 
BENA – Barragem de Enrocamento com o Núcleo Asfaltico. 
CAP – Concreto Asfáltico de Petróleo. 
CBUQ – Concreto Betuminoso Usinado a Quente 
CCCC – Construtora e Comercio Camargo Correia 
CCR – Concreto Compactado a Rolo 
CD - Ensaio Triaxial consolidado drenado 
cm – centímetros 
CPRM – Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais 
CU – Ensaio Triaxial consolidado não drenado; 
d - densidade aparente do corpo de prova compactado 
DACC - Dense Asphaltic Concrete Core 
DMT - densidade máxima teórica da mistura 
DNIT – Departamento Nacional de Infraestruturas e Transporte. 
ESBR – Energia Sustentável do Brasil 
FACC - Flowable Asphaltic Concrete Core. 
g/cm³ - Grama por centímetro cubico. 
Gb – densidade do asfalto. 
xiii
Gmb - densidade relativa aparente do corpo de prova compactado 
Gmm - densidade máxima da mistura solta 
Gse - densidade efetiva da mistura 
H – Horizontal 
ICOLD – International Commission on Large Dams 
km² - Quilometro Quadrado 
kN – Quilo Nilton 
m – Metros 
m/s – Metros por segundo 
m³/s. – Metro cubico por Segundo. 
mm – milimetros 
MPa – Mega Pascal 
MW – MegaWatts 
NBR – Norma Brasileira 
NGI - Norwegian Geotechnical Institute 
NM – Norma Mercosul 
Pb – porcentagem de asfalto em relação à massa total da mistura 
Ps – porcentagem do agregado em relação à massa total da mistura 
RBV - relação betume-vazios 
t/h – Toneladas por hora 
TR – Tempo de Recorrência. 
UC – Ensaio Triaxial de compressão não confinada 
UHE – Usina Hidroelétrica 
xiv
UU – Ensaio Triaxial não consolidado não drenado; 
VAM - volume de vazios no agregado mineral 
Vv – Volume de vazio de ar 
Wd – peso seco 
Wssd – peso saturado em superfície seca 
Wsub – peso submerso do material. 
� − constante 
% - Percentual 
%/h – Percentual por hora 
°C – Graus Centrigrados 
xiv
SUMÁRIO 
CCAAPPÍÍTTUULLOO 11 −− IINNTTRROODDUUÇÇÃÃOO
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ................................................................................. 1 
1.2 OBJETIVOS DA DISSERTAÇÃO .......................................................................... 3 
1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ........................................................................ 4 
CCAAPPÍÍTTUULLOO 22 −− BBAARRRRAAGGEENNSS DDEE CCOONNCCRREETTOO CCOOMM NNUUCCLLEEOO AASSFFAALLTTIICCOO
2.1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 5 
2.2 BARRAGENS COM VEDAÇÃO ASFÁLTICA ..................................................... 6 
2.3 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO ......................................................................... 11
2.3.1 Agregados ....................................................................................................... 11
2.3.2 CAP: Cimento Asfáltico de Petróleo .............................................................. 13
2.3.3 Enrocamentos e Transições ............................................................................ 15 
2.4 CONCRETO ASFÁLTICO ..................................................................................... 16
2.4 USINAS ASFÁLTICAS ......................................................................................... 22
CCAAPPÍÍTTUULLOO 33 −− CCAARRAACCTTEERRIISSTTIICCAASS DDOO EEMMPPRREEEENNDDIIMMEENNTTOO
3.1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 24 
3.2 GEOLOGIA REGIONAL E LOCAL ..................................................................... 27 
3.3 OUTROS ASPECTOS DO MEIO FÍSICO LOCAL .............................................. 29 
3.4 BARRAGEM PRINCIPAL COM NÚCLEO DE CONCRETO ASFÁLTICO ...... 31 
3.4.1 Natureza do Barramento ................................................................................. 31 
3.4.2 Arranjo Geral e Geometria do Barramento .................................................... 32
3.4.3 Instrumentação da Barragem Principal........................................................... 35
CCAAPPÍÍTTUULLOO 44 −− CCOONNTTRROOLLEE TTEECCNNOOLLOOGGIICCOOSS DDOOSS MMAATTEERRIIAAIISS EEMM
LLAABBOORRAATTOORRIIOO EE DDAASS MMIISSTTUURRAASS EEMM CCAAMMPPOO
4.1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................37 
xv
4.2 CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM LABORATÓRIO ........................... 38
4.2.1 Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) ............................................................ 38
4.2.2 Agregados do Concreto Asfáltico .................................................................. 39 
4.3 SELEÇÃO DO TRAÇO E EXECUÇÃO DE ATERRO EXPERIMENTAL ......... 41 
4.4 ENSAIOS DE CONTROLE DE QUALIDADE EM CAMPO .............................. 44 
4.4.1 Ensaios de Controle de Qualidade do CAP .................................................... 44
4.4.2 Ensaios de Controle de Qualidade em Campo o ............................................ 45
CCAAPPÍÍTTUULLOO 55 −− CCOONNCCEEPPÇÇÃÃOO GGEERRAALL,, MMEETTOODDOOLLOOGGIIAASS CCOONNSSTTRRUUTTIIVVAASS
EE SSOOLLUUÇÇÕÕEESS DDEE PPRROOBBLLEEMMAASS EEMM CCAAMMPPOO
5.1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 51 
5.2 METODOLOGIA CONSTRUTIVA TIPO DACC ................................................ 53
5.2.1 Escavação e Regularização das Fundações .................................................... 53
5.2.2 Preparação da Superfície do Plinto e Lançamento de Mastique .................... 55
5.2.3 Construção do Núcleo de Concreto Asfáltico ................................................ 56 
5.3 PROBLEMAS DETECTADOS E SOLUÇÕES PROPOSTAS ............................. 61
5.3.1 Desalinhamentos do Núcleo Asfáltico ........................................................... 61 
5.3.2 Variações dos Teores de Concreto Asfáltico na Mistura ............................... 62 
5.3.3 Lançamento de Camadas com Temperaturas Fora das Especificações .......... 63 
5.3.4 Infiltrações de Água no Núcleo Asfáltico ...................................................... 64 
5.3.5 Reconstrução do Núcleo Escavado................................................................. 67
CCAAPPÍÍTTUULLOO 66 −− IINNFFLLUUÊÊNNCCIIAA DDAA TTEEMMPPEERRAATTUURRAA NNAA EEXXEECCUUÇÇÃÃOO DDOO
NNÚÚCCLLEEOO AASSFFÁÁLLTTIICCOO
6.1 INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 69 
6.2 CONSTRUÇÃO DOS ATERROS EXPERIMENTAIS ......................................... 70
6.3 TRABALHABILIDADE E COMPACTAÇÃO DOS MATERIAIS EM CAMPO 71
6.4 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CONTROLE DOS ATERROS ................... 73
6.5 RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CONTROLE DO NÚCLEO ASFÁLTICO . 75
CCAAPPÍÍTTUULLOO 77 −− CCOONNCCLLUUSSÕÕEESS EE SSUUGGEESSTTÕÕEESS PPAARRAA OOUUTTRROOSS EESSTTUUDDOOSS
7.1 CONCLUSÕES PRINCIPAIS ................................................................................ 81 
xvi
7.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS COMPLEMENTARES ............................... 84 
RREEFFEERRÊÊNNCCIIAASS BBIIBBLLIIOOGGRRÁÁFFIICCAASS .................................................................................................................................................... 8866 
1 1 
CCAAPPIITTUULLOO 11
INTRODUÇÃO 
1.1– CONSIDERAÇÕES INICIAIS 
O Brasil é um país cuja matriz energética é baseada, em larga escala na hidroenergia, por 
possuir um território de dimensões continentais com grande potencial para a exploração de 
energias renováveis, visando o atendimento de uma demanda sempre crescente de energia 
de um mercado em franca expansão. A necessidade de novas e crescentes demandas de 
energia na Região Norte e Centro Oeste do Brasil motivaram, amparada pelas novas 
regulações de parcerias com o setor privado, a construção e a implantação de grandes usinas 
hidrelétricas como fomento ao desenvolvimento regional em grande escala. 
Por outro lado, a Região Norte do Brasil é tipificada por períodos bem definidos das 
estações chuvosas, fato que tem uma repercussão direta na construção dos grandes maciços 
compactados das barragens de terra de grande porte. Neste sentido, torna-se imperativo 
estabelecer procedimentos alternativos nas metodologias construtivas dos barramentos que 
incorporem esta realidade da condição natural da região, viabilizando empreendimentos de 
geração de energia a curto prazo e em condições econômicas satisfatórias. 
Barragens de enrocamento com núcleos de vedação asfáltica (BENA) representam uma 
solução concreta para empreendimentos hidrelétricos de grande porte, na contextualização 
climática da região Norte do Brasil. Embora ainda incipiente no país (apenas duas 
barragens deste tipo foram implantadas entre nós – a barragem da UHE Foz do Chapecó, 
localizada no estado de Santa Catarina e, mais recentemente, a barragem da UHE Jirau, no 
estado de Rondônia), esta tecnologia construtiva tem ampla aplicação em todo o mundo, 
constituindo alternativas efetivas em relação às barragens de enrocamento com face de 
concreto, mais utilizadas no Brasil. Estes estudos, portanto, incluem premissas de inovação 
e de fomento da difusão de novas tecnologias no âmbito do papel relevante da 
hidroeletricidade na matriz de energia renovável no país, associadas às boas práticas da 
sustentabilidade. 
2 2 
1.2 – OBJETIVOS DA DISSERTAÇÃO 
O comportamento geotécnico do núcleo asfáltico constitui a premissa básica de projeto de 
barragens de enrocamento que utilizam esta tecnologia como elemento de vedação. Neste 
contexto, impõe-se estabelecer procedimentos rigorosos de controle em relação às 
propriedades tecnológicas do CAP (cimento asfáltico de petróleo), dos agregados presentes 
na mistura asfáltica, da transição fina, dos enrocamentos e de suas correspondentes 
misturas, bem como das metodologias construtivas associadas ao lançamento e 
compactação destas misturas em campo. 
O objetivo principal deste trabalho é apresentar, de forma sistêmica e estruturada, os 
principais condicionantes geotécnicos que influenciam a construção de núcleos asfálticos 
em barragens de enrocamento, considerando-se a experiência e o envolvimento profissional 
do autor como responsável pela engenharia do proprietário, no setor de geotecnia e na 
fiscalização da construção da barragem de enrocamento, utilizando materiais betuminosos 
como núcleos de vedação, da obra da UHE Jirau. 
Como objetivos específicos, propõe-se abordar a sistemática do controle tecnológico e das 
metodologias construtivas destas estruturas, conforme adotadas no âmbito do 
empreendimento estudado, bem como discutir os critérios, normas e procedimentos que 
regulam em campo a implantação de núcleos asfálticos como elementos de vedação de 
barragens de grande porte. 
Uma vez que as temperaturas das misturas asfálticas constituem fator determinante no 
comportamento geotécnico do núcleo da barragem, durante o lançamento e durante toda a 
vida útil do empreendimento, estudos específicos foram implementados de forma a se 
avaliar diretamente a influência da temperatura sobre a trabalhabilidade e o desempenho 
final das misturas e na resposta do núcleo como elemento estrutural e de estanqueidade da 
barragem. Neste propósito, ênfase maior foi dada em tentativas de campo visando 
estabelecer correlações entre a temperatura de lançamento do material do núcleo asfáltico e 
a eficiência do processo de compactação dos materiais, bem como da viabilidade 
operacional dos procedimentos propostos, por meio da construção e ensaios feitos em 
amostras indeformadas extraídas de aterros experimentais. 
3 3 
1.3 – ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO 
Este trabalho é dividido em sete capítulos, de acordo com a seguinte estruturação dos temas 
analisados: 
• Capítulo 1: Neste capítulo apresenta-se a proposta de trabalho, destacando-se as 
considerações e implicações preliminares do estudo, os objetivos previstos e a própria 
estrutura da dissertação; 
• Capítulo 2: apresenta uma revisão bibliográfica abrangente sobre as metodologias 
construtivas das chamadas barragens de enrocamento com núcleo asfáltico (BENA), com 
ênfase nos estudos geotécnicos das zonas de vedação das estruturas e no comportamento 
tecnológico dosmateriais betuminosos utilizados; 
• Capítulo 3: apresenta as características gerais do estudo de caso analisado, ou seja, o 
empreendimento da UHE Jirau, tais como localização, características hidrológicas locais, 
geologia regional, concepção da barragem principal e a instrumentação geotécnica instalada 
para fins de monitoramento contínuo da estrutura;
• Capítulo 4: apresenta os estudos relativos à avaliação das propriedades tecnológicas do 
CAP (cimento asfáltico de petróleo), dos agregados presentes na mistura asfáltica, da 
transição fina e dos enrocamentos e de suas correspondentes misturas; 
• Capítulo 5: apresenta detalhadamente a concepção, as fases principais da metodologia 
construtiva propriamente dita do núcleo asfáltico e os procedimentos de controle 
tecnológico adotados, abordando também as interferências e os problemas decorrentes 
destas atividades, bem como das soluções corretivas implementadas em campo; 
• Capítulo 6: apresenta a síntese dos estudos realizados, com amostras extraídas de aterros 
experimentais e da última camada lançada do núcleo asfáltico da barragem da UHE Jirau, 
para se avaliar, especificamente, a influência da temperatura sobre a trabalhabilidade e o 
desempenho final das misturas asfálticas, bem como sobre a estabilidade estrutural do 
núcleo da barragem; 
• Capítulo 7: apresenta a sistematização das principais conclusões da dissertação e a 
proposição de alguns temas para estudos complementares. 
4 
 CAPÍTULO 2
BARRAGENS DE CONCRETO COM NÚCLEO ASFÁLTICO 
2.1 – INTRODUÇÃO 
A primeira aplicação conhecida de concreto asfáltico em núcleos de barragens foi feita em 
Portugal, na construção da barragem Vale do Gaio em 1949. Nessa barragem, aplicou-se 
uma camada de mastique na forma de uma cortina, com espessura variando entre 0,10 e 
0,20 m e com inclinação de 1,0V:0,8H. A cortina de material betuminoso não constituía o 
único elemento de vedação, visto que o paramento de montante era constituído de solo 
compactado (ICOLD,1992). 
Em 1962, na Alemanha, na construção da barragem Duhn Outer, utilizou-se, pela primeira 
vez no mundo, um núcleo central de concreto asfáltico como elemento único de vedação 
impermeabilizante. Na construção dessa barragem, empregou-se a metodologia conhecida 
como Dense Asphaltic Concrete Core (DACC), na qual o concreto asfáltico é aplicado por 
meio de um equipamento mecânico. Após a construção pioneira desta barragem, outras 89 
estruturas similares foram executadas nesta mesma concepção construtiva (Guimarães, 
2012). 
Na Noruega, esta alternativa de estruturas de barragens alcançou patamar de referência na 
atualidade. Com efeito, até 1970, o país adotava somente estruturas do tipo barragens de 
enrocamento com núcleo argiloso; entretanto, devido à escassez de solos locais levou à 
necessidade de se adotar procedimentos alternativos, que culminaram na aplicação da 
tecnologia dos núcleos asfálticos em barragens nos anos seguintes. A maior barragem deste 
tipo construída na Noruega é a barragem Storglomvatn, que possui um núcleo de 125 m de 
altura, o núcleo de concreto asfáltico de maior altura já construído no mundo (até 2011). 
A barragem Fiesternal na Austrália é a barragem mais alta já construída utilizando a 
tecnologia de concreto de núcleo asfáltico, apresentando altura máxima de 150 m; porém, o 
núcleo de concreto asfáltico a barragem possui altura menor, a ordem de 98 m de altura 
(Falcão, 2003). 
5 
Desde 1960, a metodologia DACC permite o lançamento simultâneo do concreto asfáltico e 
da transição fina com a utilização de equipamentos específicos para isso, sendo, assim, a 
mais empregada para a construção de barragens de enrocamento com núcleo asfaltico. 
(ICOLD, 1992). Por outro lado, entretanto, foram construídas em 1988, na antiga União 
Soviética, três barragens, utilizando-se núcleo de concreto asfáltico fluído (FACC - 
Flowable Asphaltic Concrete Core), técnica envolvendo o lançamento do concreto asfáltico 
manualmente sem vibração, conhecido como ‘método russo’. 
No Brasil, barragens de enrocamento com núcleo asfáltico ainda constituem uma novidade, 
tendo a primeira barragem sido construída apenas no ano de 2010. Trata-se da UHE Foz do 
Chapecó localizada no Rio Uruguai, na fronteira entre os Estados de Santa Catarina e o Rio 
Grande do Sul. A UHE Foz do Chapecó possui potência instalada de 855 MW e altura 
média de 48,0 m. 
A segunda barragem deste tipo construída no Brasil foi a UHE Jirau, localizada no Rio 
Madeira, no Estado de Rondônia, escopo deste trabalho e cuja construção será abordada 
com detalhes no texto desta dissertação. 
2.2 – BARRAGENS COM VEDAÇÃO ASFÁLTICA 
Barragens de núcleo asfáltico exigem um estudo inicial de estabilidade dos traços e dos 
CAP’s que deverão ser utilizados, pois estes devem atender aos esforços solicitantes da 
estrutura, além dos efeitos devidos às intempéries e às reações químicas que podem ser 
induzidas no contato com a água. Após escolhido o traço, são realizados ensaios triaxiais 
para se avaliar o comportamento tensão-deformação do material. 
O asfalto consiste em um material viscoelástico-plástico, impermeável e de fácil 
trabalhabilidade, desde que seja atendida a prescrição relativas às temperaturas mínimas 
para fluidez do material. Apresenta também capacidade de autocicatrização e aceita melhor 
a ocorrência de recalques diferenciais, aspecto bastante comum no caso de fundações 
compressíveis quando em comparação com as barragens de concreto (arco ou gravidade) e 
as de enrocamento com face de concreto. 
6 
Estas barragens podem ser basicamente de dois tipos: as que possuem face asfáltica como 
elemento de vedação no talude de montante da barragem (Figura 2.1) ou aquelas que um 
núcleo asfáltico, esbelto e praticamente impermeável, inserido na porção central da 
estrutura. Em ambos os casos, o concreto asfáltico deve atender aos princípios de 
segurança requeridos, em termos de sua flexibilidade, resistência à erosão e estanqueidade 
(Höeg, 1993). 
Figura 2.1 - Barragens com interface asfáltica de vedação na face de montante. 
Um dos princípios para a execução de uma barragem com face asfáltica é que a mesma 
deva ser constituída por material francamente permeável (barragens de enrocamento) para 
que que sejam controlados e minimizados os efeitos das subpressões geradas ao longo do 
corpo do barramento (Figura 2.2) 
Figura 2.2 – Face asfáltica como vedação de montante de barragem de enrocamento
7 
Nas barragens com núcleos de concreto asfáltico, o núcleo fica posicionado na porção 
central da barragem (Figura 2.3), como elemento vertical ou inclinado (sendo esta 
opção menos utilizada pois dificulta os procedimentos construtivos, diminuindo a 
produtividade). Esta estrutura de vedação caracteriza-se por ser esbelta e flexível 
permitindo, assim, deformações das fundações, bem como dos espaldares, sem 
comprometimento da estrutura vedante.
Figura 2.3 - Barragem de enrocamento com núcleo de concreto asfáltico (UHE Foz do 
Chapecó) 
O barramento mais usual é construído por meio de sequências de materiais com adequadas 
granulometrias, das bordas para o centro da estrutura. Assim, os espaldares são executados 
com enrocamento e rip rap, seguidos por transições grossas e finas, ao longo do eixo ou 
deslocadas para montante/jusante em relação ao núcleo central de vedação asfáltica (Figura 
2.4). Este arranjo favorece a diluição das deformações e permite o maciço absorver com 
maior eficiência as elevadas tensões atuantes. 
Figura 2.4 – Execução do núcleo asfáltico e das transições (UHE Foz do Chapecó)
8 
A espessura do núcleo de concreto asfáltico deve ser tal de forma a manter inalterada a 
integridade original do mesmo em face às deformações do enrocamento e aos recalques 
diferenciais induzidos na fundação da barragem. O núcleo deve ser ainda capaz de suportar 
possíveis erros construtivos do núcleo (por exemplo, desalinhamento vertical),efeitos do 
enchimento do reservatório e possíveis ações dinâmicas e deslocamentos das fundações 
(Höeg, 1993). 
O critério normalmente adotado para o dimensionamento do núcleo é adotar uma espessura 
função da altura da barragem; um valor de referência é adotar uma espessura do núcleo da 
ordem de 1% da altura máxima da barragem, mas este valor pode variar em função das 
especificidades do projeto. O ICOLD (1992) recomenda que, em barragens com mais de 30 
m de altura, a espessura do núcleo deve estar entre 0,60m a 1,00m; não recomendando a sua 
redução gradual, devido aos múltiplos esforços aos quais o elemento impermeabilizante 
está submetido. 
Höeg (1993) preconiza que, de acordo com a experiência norueguesa, e levando-se em 
conta o desenvolvimento de novos processos construtivos e os rigorosos controles de 
qualidade atualmente disponíveis, pode-se adotar espessuras menores para o núcleo, até 
cerca de 0,5 m. 
O núcleo normalmente é projetado para estar inserido na porção central do barramento 
devido ao melhor comportamento dessa zona em relação às deformações. O núcleo na 
maioria das barragens é construído segundo um alinhamento vertical e geometricamente 
regular, pois o custo adicional de construção e de materiais para núcleos inclinados não se 
mostra vantajoso tanto do ponto de vista econômico, quanto em termos dos procedimentos 
construtivos. 
Dentro da barragem, o asfalto se mantém sob condições quase ideais, sob temperaturas 
constantes e sem interferências solares. O material preserva a característica por ser muito 
denso dificultando a oxidação ou endurecimento, ao contrário do que ocorre quando 
exposto em rodovias, de forma que as suas propriedades tecnológicas permanecem 
inalteradas ao longo da vida útil da barragem. 
9 
O núcleo fino e flexível tende a se ajustar às deformações e aos recalques que ocorrem 
durante a construção, devido ao enchimento, recalques diferenciais e à presença de 
fundações compressíveis. A aplicação do núcleo de asfalto é feita, em geral, 
independentemente das condições climáticas. Em regiões com chuvas intensas, a 
construção é simplificada e reduzida no prazo quando comparada com as obras que utilizam 
núcleos em solo compactado. Embora o trabalho com o asfalto necessite ser interrompido 
durante as chuvas intensas, ele pode ser retomado assim que a chuva cessa ou passa a ser de 
leve intensidade. 
O núcleo e a transição fina são lançados simultaneamente por meio de equipamentos 
específicos a estas finalidades, embora o lançamento possa ser feito manualmente ou por 
meio de equipamentos tradicionais como aratacas ou escavadeiras/carregadeiras com a 
utilização de fôrmas. No chamado ‘método russo’, a metodologia construtiva consiste em 
arranjos prévios de pedras de mão, formando uma espécie de caixa, na qual é lançado 
posteriormente o CAP preenchendo todos os vazios. As limitações decorrem da obtenção 
de núcleos não tão esbeltos como no caso anterior e as elevadas demandas de CAP 
exigidas no processo. A Tabela 2.1 apresenta uma síntese das principais barragens de 
núcleo asfáltico construídas no mundo. 
Tabela 2.1 - Barragens com núcleo de concreto asfáltico (Höeg, 1993; Veidekke, 2011) 
Nome do 
Barramento 
país altura (m) crista (m)
espessura (m) 
(fundação/corpo)
ano da 
construção
Kleine Dhuenn Alemanha 35 265 0,7/0,6/0,5 1962 
Eberlaste Áustria 28 475 0,6/0,4 1968 
Legadadi Etiópia 26 35 0,6 1969 
Wiehl Alemanha 53 360 0,6/0,6/0,4 1971 
Jiulikeng China 44 107 0,5/0,3 1977 
High Island West Hong 
Kong
95 720 1,2/0,8 1977 
High Island East Hong 
Kong
105 420 1,2/0,8 1978 
Finstertal Austria 100 652 0,7/0,6/0,5 1980 
Vestredal Noruega 32 500 0,5 1980 
Kleine Kinzig Alemanha 70 345 0,7/0,5 1982 
Shichigashuko Japão 37 300 0,5 1985 
Storvatn Noruega 100 1472 0,8/0,5 1987 
Feistritzbach Austria 88 380 0,7/0,6/0,5 1990 
Storglomvatn Noruega 128 830 0,95/0,5 1997 
UHE Jirau Brasil 60 1000 1,20/ 0,60 2011 
10 
2.3 – MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO 
Para a execução de um barramento com núcleo asfáltico, tanto pelo método convencional 
como pelo método russo, o material básico de construção é o cimento asfáltico de petróleo 
(CAP); entre os métodos, distinguem-se a natureza e dimensões dos agregados e a 
porcentagem de CAP em relação à mistura. 
Dois tipos de misturas são usados comumente na composição do concreto asfáltico. O 
primeiro utiliza concreto ciclópico, no qual agregados de grandes dimensões são imersos 
em uma mistura rica em CAP (30 a 40% em peso da mistura), no chamado ‘método 
russo’. Um segundo tipo utiliza concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ), composto 
por CAP (normalmente variando entre 5,0 e 7,0% em peso), fíler (parcela do material onde 
pelo menos 65% das partículas é passante na peneira 200 e 100% é maior que 0,42 mm, 
abertura correspondente à peneira 40) e agregado com dimensão máxima da ordem de 16 
mm, obedecendo os critérios da chamada ‘curva de Füller’. Os materiais comumente 
utilizados como fíler são a cal, o cimento Portland, o pó calcário e a dolomita. 
O método russo (concreto ciclópico) é menos utilizado atualmente em função do alto teor 
de ligante da mistura CAP (matéria nobre) e é pouco recomendado para barragens de 
grande altura por apresentar possíveis caminhos preferenciais de percolação (ICOLD, 
1992). O CBUQ é o mais utilizado na construção das barragens com núcleo de concreto 
asfáltico/ face asfáltica e que fazem uso da metodologia DACC por via mecanizada. 
2.3.1 – Agregados 
Os agregados podem ser naturais ou artificiais. Os naturais são os que se encontram de 
forma particulada na natureza (areia, cascalho ou pedregulho) e os artificiais são aqueles 
produzidos por algum processo industrial, como as pedras britadas, areias artificiais, 
escórias de alto-forno e argilas expandidas, entre outros. O desempenho dos agregados 
utilizados na fabricação de concreto asfáltico depende da sua forma e granulometria e das 
propriedades geológicas encontradas na rocha matriz, particularmente composição 
mineralógica, composição química, grau de alteração, tendência à degradação, abrasão e 
potencial de adesão superficial do ligante asfáltico. 
11 
O critério de aceitação dos agregados para uso em concretos asfálticos é o mesmo adotado 
para os agregados para pavimentação, prescritos pelas normas ABNT e DNIT. Höeg 
(1993) afirma que os critérios da NBR são muito rigorosos no caso do núcleo de concreto 
asfáltico, pois o mesmo não está sujeito a esforços de abrasão e a variações significativas 
de temperatura, desgastes por fadiga ou mesmo trincas. Por outro lado, o núcleo de 
concreto asfáltico, no caso de barragens de grande altura, pode estar sujeito a elevadas 
tensões estáticas. 
Os agregados representam cerca de 94% em peso da composição do concreto asfáltico e, 
sendo assim, suas propriedades têm grande influência no comportamento da mistura para 
fabricação do CAP. As propriedades mais relevantes dos agregados em concretos asfálticos 
de núcleos de barragens são: granulometria, forma, resistência, adesividade, abrasão e 
porosidade. 
A granulometria dos agregados influencia as características de rigidez, estabilidade, 
durabilidade, trabalhabilidade e permeabilidade do concreto asfáltico, além de poder induzir 
efeitos de segregação, no caso de agregados com tamanhos máximos excessivamente 
elevados para uma dada condição de utilização. A norma NBR 7211 da Associação 
Brasileira de Normas Técnicas (ABNT, 2009) fixa as características impostas quanto à 
recepção e produção de agregados, miúdos e graúdos, de origem natural, encontrados 
fragmentados ou resultantes da britagem de rochas. 
A norma define areia ou agregado miúdo como areia de origem natural ou resultante da 
britagem de rochas estáveis, ou a mistura de ambas, cujos grãos passam pela peneira ABNT 
de 4,8 mm e ficam retidos na peneira ABNT de 0,075 mm. Define adicionalmente 
agregado graúdo como pedregulho ou brita provenientede rochas estáveis, ou a mistura de 
ambos, cujos grãos passam por uma peneira de malha quadrada com abertura nominal de 
152 mm e ficam retidos na peneira ABNT de 4,8 mm. O rachão beneficiado é definido 
como o material obtido diretamente do britador primário e que é retido na peneira de 76 
mm. A areia de brita ou areia artificial, segundo Cuchierato (2000), é o material passível de 
ser obtido em pedreiras a partir de instalações de beneficiamento a úmido, apresentando 
uma granulometria entre 4,8 mm e 0,074 mm (DNPM, 2009). 
12 
Na construção de barragens com núcleo de concreto asfáltico, a composição de agregados 
deve seguir a chamada curva de graduação de Füller, com diâmetro máximo variando entre 
16 e 18 mm, expressa pela seguinte relação: 
.100
D
d
P
max
i
i = (2.1) 
sendo: Pi − porcentagem em peso das partículas menores que o tamanho equivalente dos 
grãos de dimensão di e Dmax − tamanho nominal máximo dos grãos. 
Os agregados devem possuir um índice de forma menor que 1,45, tal como aplicado 
também para o concreto convencional, indicando grãos de agregados com forma menos 
alongada e mais próxima de um cubo. De acordo com norma específica DNER ME035 
(DNIT, 1998), o índice de forma é calculado dividindo o comprimento pela largura, sendo 
que valores próximos de 1 tornam a mistura mais resistente (formatos mais cúbicos). 
Rochas básicas tendem a ser melhores que as rochas ácidas em termos de uma melhor 
adesividade ao ligante; assim, agregados alcalinos como o calcário são geralmente 
requeridos (Wang e Höeg, 2009). A maioria dos agregados silicosos tende a mobilizar 
cargas elétricas superficiais negativas em presença de água, enquanto materiais calcários 
tendem a mobilizar cargas positivas (a dolomita é um exemplo de caso extremo de 
agregado eletropositivo). De forma geral, agregados carregados com cargas negativas 
(ácidos) apresentam baixa adesividade e, em muitos casos, requerem o uso de aditivos 
para serem utilizados em obras de pavimentação rodoviária. 
2.3.2 – CAP: Cimento Asfáltico de Petróleo
A obtenção de asfalto é realizada por meio da destilação de tipos específicos de petróleo, 
na qual as frações leves (gasolina, diesel e querosene) são retiradas no refino. O produto 
resultante deste processo passa a ser chamado de Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP), 
sendo composto por cerca de 90 a 95% de hidrocarbonetos e de 5 a 10% de heteroátomos 
(oxigênio, enxofre, nitrogênio e os metais vanádio, níquel, ferro, magnésio e cálcio), 
derivados da destilação do petróleo (Souza Neto, 2013). O CAP é um líquido viscoso, 
semi-sólido ou sólido à temperatura ambiente, que possui comportamento termoplástico, 
tornando-se líquido quando aquecido suficientemente. 
13 
Trata-se de material de largo emprego em trabalhos de pavimentação, pois, além de suas 
propriedades potencialmente aglutinantes e impermeabilizantes, possui características de 
flexibilidade e alta resistência à ação da maioria dos ácidos inorgânicos, sais e álcalis. 
Essas características permitem que esse material seja utilizado também como produto da 
mistura asfáltica, aplicada ao núcleo de barragens. 
A natureza e as propriedades físicas do CAP dependem da fonte e dos processos de refino 
do petróleo de origem. Em geral, não é comum a produção de ligantes a partir de um único 
tipo de petróleo, e sim, a partir de uma variedade de tipos de óleos crus, resultando em 
CAP com considerável variabilidade de compostos orgânicos (Guimarães, 2012). Nas 
aplicações, é de fundamental importância que o CAP seja homogêneo e esteja livre de 
água. Além do concreto asfáltico, o CAP é aplicado em outras misturas a quente, tais 
como pré-misturados e areia-asfalto, com teores de asfalto variando de acordo com a 
aplicação prevista. 
Os cimentos asfálticos de petróleo são classificados pelo seu ‘grau de dureza’ expresso no 
chamado ensaio de penetração ou pela sua viscosidade, determinada a partir do ensaio de 
viscosidade Saybolt-Furol. A propriedade de penetração é definida como a distância, em 
décimos de milímetros, que uma agulha padronizada penetra verticalmente em uma 
amostra de cimento asfáltico, sob condições especificadas de carga, tempo e temperatura. 
Quanto menor a penetração, ‘mais duro’ é o cimento asfáltico. Em função da penetração, a 
Agência Nacional de Petróleo (ANP) especifica quatro tipos de CAP: CAP 30 - 45, CAP 
50 -70, CAP 85 -100 e CAP 150 - 200, com temperaturas de amolecimento iguais a 52°C, 
46°C, 43°C e 37°C, respectivamente. 
A viscosidade e a penetração do CAP influenciam no comportamento das misturas 
utilizadas nos núcleos de barragens do tipo DACC. Os CAP’s utilizados no concreto 
asfáltico para núcleo de barragens são os mesmos utilizados na pavimentação, 
e geralmente possuem penetração de 80 a 100 décimos de milímetros, sendo que a fluidez 
é de grande importância para a trabalhabilidade do material. Por outro lado, o uso de CAP 
menos viscoso aumenta a capacidade de autocicatrização do núcleo e permite uma adoção 
de menores temperaturas durante a compactação (Höeg, 2009). 
14 
2.3.3 – Enrocamentos e Transições 
As zonas de enrocamento de barragens de núcleo asfáltico são constituídas comumente por 
materiais oriundos das escavações obrigatórias para a implantação do empreendimento ou 
de pedreiras próximas. Os taludes de enrocamento condicionarão, em larga escala, as 
deformações e as distorções que serão impostas ao núcleo asfáltico. Em barragens bem 
compactadas e fundação em rocha de boa capacidade de suporte, os taludes de enrocamento 
de montante e jusante podem ser relativamente íngremes, com inclinações da ordem de 
1,4H:1,0V a 1,5H:1,0V (Cruz et al., 2009) e, ainda assim, as tensões tendem a ser baixas e 
os recalques pouco expressivos, da ordem de 50 cm (Höeg, 1993). 
As condições de estabilidade dos espaldares de enrocamento são garantidas pela inserção de 
zonas de transição a montante e a jusante do núcleo. As zonas de transição permitem 
melhor distribuição das tensões causadas pelo enrocamento, e com isso as deformações 
impostas ao núcleo ocorrem de forma mais uniforme, reduzindo o efeito de deformações 
diferenciais. Neste sentido, impõe-se que as zonas de enrocamento, próximas às zonas de 
transição, sejam especialmente bem compactadas. 
As camadas de transição adjacentes ao núcleo devem ser constituídas de rocha britada com 
tamanho máximo dos grãos de 60 mm e atender ao seguinte critério de granulometria em 
projeto: 
d100 (núcleo) > d10 (transição); d100 (transição) > 1/4d100 (maciço) (2.2) 
Por outro lado, a chamada transição fina, parte da transição imediatamente em contato com 
o núcleo de concreto asfáltico, deve ser bem graduada e atender ao seguinte critério de 
granulometria em projeto (Höeg, 1993): 
 d50 (transição) >10 mm ; d15 (transição) < 10 mm (2.3) 
A transição age não somente como elemento de suporte e uniformização de tensões, mas 
também como elemento auxiliar no processo de autocicatrização, no caso de abertura de 
trincas no núcleo asfáltico. 
15 
2.4 – CONCRETO ASFÁLTICO 
Conforme exposto previamente, o concreto asfáltico comumente utilizado em barragens de 
enrocamento com núcleo asfáltico é o concreto betuminoso usinado a quente (CBUQ), 
composto por CAP (normalmente entre 5,0 e 7,0% em peso na mistura), fíler (parcela do 
material onde pelo menos 65% das partículas é menor que 0,075 mm correspondente a 
peneira nº 200 e 100% é maior que 0,42 mm correspondente a peneira nº 40) e agregado 
obedecendo aos critérios da ‘curva de Füller’.
As propriedades do concreto asfáltico variam de acordo com o tipo e teor de CAP, tipo de 
agregado, temperatura e energia de compactação (Brenth e Arslan 1990; Höeg, 1993; 
Roberts et al., 2002; Falcão, 2007; Ramos, 2009; Guimarães, 2012). A característicaessencial do núcleo de concreto asfáltico é garantir a estanqueidade da barragem e, 
portanto, a permeabilidade é a propriedade mais relevante a ser estabelecida para o 
concreto asfáltico, a qual, por sua vez, é função direta dos parâmetros volumétricos das 
misturas compactadas. 
Estes parâmetros podem ser expressos em temos do volume de vazios de ar (Vv), do 
volume de vazios no agregado mineral (VAM) ou do volume de vazios preenchidos com 
ligante ou relação betume-vazios (RBV). Em projetos de barragens com núcleos asfálticos, 
as especificações técnicas têm sido norteadas com base no conceito do volume de vazios de 
ar (Vv), definido de formas distintas, pela norma americana D2041 (ASTM, 2000a) e pelas 
normas brasileiras NBR 12891 (ABNT, 1993) e ME 117 (DNER, 1994), respectivamente, 
com base nas seguintes relações: 
.100
G
GG
V
mm
mbmm
v
−
= (2.4) 
.100
DMT
d- DMT
Vv = (2.5) 
sendo: Gmm − densidade máxima da mistura solta; Gmb − densidade relativa aparente do 
corpo de prova compactado; DMT − densidade máxima teórica da mistura (ponderação da 
densidade dos constituintes); d − densidade aparente do corpo de prova compactado. 
16 
Assim, as normas distinguem-se em relação aos procedimentos para a determinação dos 
parâmetros de densidades utilizados. O parâmetro Gmm expressa o valor da densidade 
efetiva da mistura, ou seja, considera a parcela de asfalto que é absorvida efetivamente pelo 
agregado durante a mistura entre os dois. 
Neste contexto, Gmm é função da densidade efetiva da mistura (Gse), definida como a 
relação entre o peso seco da amostra solta e seu volume efetivo constituído pelo volume de 
agregado sólido e dos poros permeáveis à água que não foram preenchidos com asfalto 
(Figura 2.5), sendo dado pela seguinte relação: 
b
b
se
S
mm
G
P
G
P
100
G
+
= (2.6) 
sendo Ps – porcentagem do agregado em relação à massa total da mistura; Gse – densidade 
efetiva da mistura asfáltica; Pb – porcentagem de asfalto em relação à massa total da 
mistura; Gb – densidade do asfalto. 
Figura 2.5 – Grandezas volumétricas de misturas asfálticas (ANTT, 2000) 
Assim, a densidade efetiva da mistura asfáltica (Gse) depende da medida prévia do volume 
efetivo, que é determinado pelo chamado ‘método Rice’ (ASTM D 2041). Por outro lado, a 
densidade máxima teórica (DMT) é numericamente igual à razão entre a massa do agregado 
mais ligante e a soma dos volumes dos agregados, vazios impermeáveis, vazios permeáveis 
não preenchidos com asfalto e total de asfalto (Bernucci et al., 2008), sendo expressa em 
termos da ponderação das densidades reais dos materiais componentes da mistura: 
17 
n
n
2
2
1
1
cap
cap
21cap
G
P
...
G
P
G
P
G
P
...P
DMT
++++
++++
=
nPPP (2.7) 
A sistemática de determinação do parâmetro DMT considera os componentes da mistura 
asfáltica na proporção que eles ocupam dentro da mistura, sem levar em conta a absorção 
de parte do ligante pelos agregados. Assim, teoricamente, o ligante apenas envolveria os 
agregados e não penetraria nos poros dos agregados (Marques, 2004). A distinção 
fundamental entre as relações 2.6 e 2.7 refere-se à consideração das densidades do 
agregado. A primeira considera a densidade real dos constituintes e a segunda considera a 
densidade efetiva e, desse modo, os valores de DMT tendem a ser superiores aos do 
parâmetro Gmm (Vasconcelos et al., 2005). 
A determinação distinta das densidades aparentes pelas normas se deve aos procedimentos 
para a estimativa dos volumes aparentes. Na norma americana D 2726 (ASTM, 2000b), os 
vazios superficiais são considerados através da utilização do peso úmido após a imersão em 
água, ao passo que, nas normas brasileiras (mencionadas anteriormente), o volume é obtido 
sem considerar os vazios superficiais. As relações 2.8 e 2.9 permitem a determinação das 
densidades aparentes pelas normas americana e brasileiras, respectivamente: 
subssd
d
mb WW
W
G
−
= (2.8) 
subd
d
WW
W
d
−
= (2.9) 
sendo: Wd – peso seco; Wssd – peso saturado em superfície seca; Wsub – peso submerso do 
material. 
Em núcleos asfálticos de barragens, comumente as especificações técnicas de projeto 
estabelecem valores-índices dos volumes de vazios inferiores a 3%. Em função das 
diferenças de energia aplicada no laboratório e no campo, os volumes de vazios obtidos em 
ensaios em laboratório para as misturas especificadas para o núcleo devem ser inferiores a 
2% (Höeg, 1993). 
18 
A Figura 2.6 apresenta uma correlação entre permeabilidades e volumes de vazios de 
concretos asfálticos (Falcão, 2007), com comportamento de variação tipicamente 
exponencial. Para volumes de vazios de 3%, as permeabilidades do concreto asfáltico 
tendem a ser essencialmente inferiores a 10-8 cm/s. 
Figura 2.6 – Permeabilidades x volumes de vazios de concretos asfálticos (Falcão, 2007) 
Um segundo parâmetro volumétrico utilizado em projetos de misturas asfálticas é o VAM, 
que expressa, em porcentagem, o volume não ocupado pelos agregados na mistura, ou seja, 
(vazios de ar + vazios cheios de CAP), e é dado pela seguinte relação: 
.100
G
.
DMT
d- DMT
VCBVVAM
b
v ��
�
�
��
�
�
+=+=
dPb (2. 10) 
Este parâmetro é distinto do seu similar VMA (voids in the mineral aggregate) pela norma 
americana D2041 (ASTM, 2000a), que considera, na mistura compactada, o volume de 
vazios com ar e o teor de asfalto efetivo. 
Um terceiro parâmetro volumétrico de misturas asfálticas de referência é a chamada 
‘Relação Betume –Vazios’ (RBV), definida como: 
.100
VAM
VVAM
RBV v �
�
�
�
�
� −
= (2.11) 
19 
Nas aplicações em núcleos de barragens, o teor de ligante no concreto asfáltico é utilizado 
comumente com teor um pouco superior ao necessário para preencher quase totalmente os 
vazios entre os agregados, tipicamente em torno de 5,5 a 6% em peso, para atender a 
prescrição de volumes de vazios inferiores a 3%. Nestas condições, a densidade obtida 
durante a compactação é quase da ordem da densidade máxima da mistura. 
A Figura 2.7 (Brenth e Arslan, 1990 apud Guimarães, 2012) apresenta resultados típicos de 
ensaios triaxiais relativos ao comportamento à ductilidade do concreto asfáltico em função 
dos teores de CAP presentes (no caso CAP B80), para diferentes tensões confinantes (0,25 
e 0,75 MPa). Os resultados indicam incremento das deformações axiais e uma significativa 
redução das deformações volumétricas com o aumento do teor de ligante da mistura. 
Figura 2.7 – Variações volumétricas de concretos asfálticos para diferentes teores de 
CAP (CAP B80) e tensões confinantes (Brenth e Arslan, 1990 apud Guimarães, 2012)
Baixos teores de ligante e finos resultam em misturas com menor trabalhabilidade, 
compactação mais difícil e permeabilidade mais elevada. Valores elevados de ligante e 
finos implicam materiais mais viscosos, apresentando também menor rigidez e menor 
resistência, embora com menor permeabilidade. 
O teor ótimo do ligante presente em uma dada mistura asfáltica depende essencialmente da 
técnica de dosagem empregada relativamente à distribuição granulométrica dos agregados 
presentes. O processo comumente utilizado em aplicações práticas é a chamada Dosagem 
Marshall, desenvolvida nos Estados Unidos no início da década de 30 do século passado e 
posteriormente difundida em todo o mundo. 
20 
O método é caracterizado pela seleção doligante asfáltico e do agregado de modo a atender 
determinadas especificações de projeto. A compactação é realizada por impacto de um 
soquete padrão para obtenção de corpos de prova cilíndricos e que devem atender a certos 
limites quanto aos valores dos parâmetros Va e VMA e, em alguns casos, também aos 
valores dos volumes de vazios preenchidos com ligante VFA (ALS, 2014). Além disso, 
algumas agências estabelecem limites também quanto aos valores de estabilidade e de 
fluência do material (NCHRP, 2011). 
Os procedimentos de dosagem são feitos com base nas normas ME 43 (DNIT, 1994) e ES-
031 (DNIT, 2006). Com base na definição da faixa granulométrica, são moldados cinco 
grupos de três corpos de prova com diferentes teores de asfalto mediante aplicação de 75 
golpes por face, obtendo-se amostras com 100 mm de diâmetro e 63,5 mm de altura. Após a 
moldagem, determinam-se os seguintes parâmetros volumétricos: (i) densidade aparente 
(Gmb); (ii) volume de vazios (Vv); (iii) vazios no agregado mineral (VAM); (iv) vazios 
preenchidos com ligante (RBV). A partir destas moldagens traçam-se relações dos teores de 
ligante com volumes de vazios ou relações betume-vazios por exemplo, para se obter os 
teores de ligante que satisfazem as especificações técnicas de projeto (Bernucci et al., 2008; 
Souza Neto, 2013; ALS, 2014). 
As principais limitações desta metodologia referem-se ao fato de que os mecanismos de 
compactação não simulam efetivamente as condições de campo e que os ensaios para a 
determinação dos parâmetros não são representativos das solicitações reais. Como técnica 
alternativa, a chamada metodologia Superpave inclui um novo sistema para seleção de 
ligantes asfálticos, baseada em condicionantes de desempenho em termos das condições de 
carregamento, climáticas e de compactação em campo.
A maior diferença da dosagem Superpave para a Marshall encontra-se na nova forma de 
compactação da mistura asfáltica. Enquanto na dosagem Marshall a compactação é feita por 
impacto (golpes), na dosagem Superpave a compactação é feita através de amassamento 
(giros) em um compactador giratório especial, produzindo amostras com 150 mm de 
diâmetro (Asphalt Institute, 2001). Esta tecnologia, porém, ainda não é empregada na 
prática de projetos de concreto asfáltico para implantação de núcleos de barragens. 
21 
2.5 – USINAS ASFÁLTICAS 
Para se estabelecer uma adequada mistura de agregados e CAP, dosagem da massa asfáltica 
e aquecimento do produto para posterior aplicação, nas grandes demandas exigidas por uma 
barragem com núcleo asfáltico, são utilizadas as chamadas usinas asfálticas de CBUQ, que 
podem ser centrais gravimétricas ou centrais volumétricas, dependendo da grandeza de 
controle adotada para a aferição das respectivas dosagens da mistura, sendo as primeiras de 
aplicação mais generalizada. 
As centrais gravimétricas são compostas por silos de alimentação, que armazenam e fazem 
a dosagem adequada dos agregados, de forma contínua e automática na proporção indicada 
no sistema de controle. Os agregados são introduzidos em um secador, tipo de cilindro 
rotativo dotado de um queimador, pela extremidade oposta ao queimador, onde passam por 
um processo de secagem e aquecimento até ser atingida a temperatura prevista para a 
mistura. O processo é denominado de contra-fluxo de mistura externa, pois o fluxo de 
agregados ocorre em sentido contrário ao fluxo de gases quentes oriundos da chama do 
queimador. Uma vez secos e devidamente aquecidos, os agregados são levados a um 
misturador externo. 
Por outro lado, a fração de finos oriundos do processo de secagem é retida inicialmente por 
um separador estático (que retém os finos de maior granulometria) e depois por um filtro de 
mangas, que atua como elemento de retenção dos finos de menor granulometria, ambas as 
parcelas sendo posteriormente encaminhadas ao misturador. 
Um sistema independente faz a injeção do CAP diretamente no misturador sobre os 
agregados secos e quentes, sendo a mistura revolvida com grande energia pelos braços do 
misturador. A mistura asfáltica a quente é então, direcionada por um elevador para um silo 
de armazenamento, do qual é descarregada em estágios em caminhões de transporte até o 
local da obra. Cada mistura correspondente a um ciclo completo destas operações é 
chamada de ‘batelada’, fixada para garantir uma determinada capacidade de estocagem do 
produto, por exemplo, um volume capaz de atender pelo menos 30 minutos de produção da 
máquina pavimentadora. Estas centrais garantem a boa qualidade do produto, pois todos os 
materiais são pesados separadamente garantindo uma melhor precisão da mistura. 
22 
 CAPÍTULO 3
CARACTERISTICAS DO EMPREENDIMENTO
3.1 – INTRODUÇÃO 
A Usina Hidrelétrica Jirau (UHE Jirau) está localizada no Rio Madeira, afluente da margem 
direita do rio Amazonas, no Estado de Rondônia, cerca de 120 km da capital Porto Velho e 
em plena selva amazônica e forma, com a UHE Santo Antônio, localizada mais próxima à 
capital, um empreendimento hidrelétrico chamado Complexo do Madeira (Figura 3.1). O 
consórcio Energia Sustentável do Brasil, formado pelas empresas GDF Suez, Eletrosul, 
Chesf e Camargo Corrêa, coordenou e viabilizou a implantação do empreendimento. 
Figura 3.1 – Localização da UHE Jirau 
O limite a montante da área do empreendimento está situado cerca de 15 km da foz do rio 
Abunã e da fronteira Brasil-Bolívia, próximo à localidade de Abunã. O limite a jusante 
localiza-se no conjunto de ilhas formadas pela Ilha do Padre, Ilha da Formiga, Cachoeira do 
Inferno e a Ilha Pequena, entre as localidades de Jirau e Jaci Paraná, sendo que, neste 
trecho, o rio foi desviado para a construção da usina, deixando exposto o fundo do leito 
(Silva et al., 2010). 
23 
A usina de Jirau é do tipo fio-d’água – sistema em que não há um reservatório propriamente 
dito e a geração de energia está baseada nos ciclos de cheias do rio, modelo que tem como 
vantagens a redução das áreas inundadas e um menor impacto ambiental. No caso da UHE 
Jirau, o projeto tirou partido da existência de duas ilhas localizadas em meio ao trecho do 
rio onde a usina seria implantada para atuaram como bases naturais para a locação do eixo 
geral do empreendimento (Figura 3.2). 
Figura 3.2 – Arranjo geral das estruturas da UHE Jirau (Braga, 2013) 
Em função destas ilhas, o projeto contemplou duas casas de força distintas, ambas com 
unidades geradoras do tipo bulbo, com potência instalada de 3.750 MW. Na margem 
esquerda, localizam-se as 22 unidades geradoras, tendo como vértice a extremidade sul da 
Ilha do Padre (Figura 3.3). O vertedouro de superfície, com 18 vãos, está localizado ao lado 
da casa de força da margem direita, que conta, por sua vez, com 28 unidades geradoras que 
se encontram acopladas à região da tomada d’água (Figura 3.4). 
O barramento propriamente dito contempla uma barragem principal – localizada na região 
do leito do rio, construída com enrocamento com núcleo em concreto asfáltico e disposta 
segundo um eixo retilíneo ligando a extremidade sul da ilha do Padre à parede direita da 
Casa de Força da margem esquerda e duas barragens laterais – localizadas nas margens e 
construídas em enrocamento com núcleos argilosos (Figuras 3.3 e 3.4). 
24 
Figura 3.3 – Vista da UHE Jirau: Ilha do Padre/barragem principal (Braga, 2013) 
Figura 3.4 – Vista da UHE Jirau: barragem principal/barragem da MD (Braga, 2013) 
A área do reservatório é variável, tendo 302,6 km² em seu nível d’água máximo normal, 
com área inundada variando entre 31 km² e 108 km². Para a implantação do barramento, 
foram construídas duas ensecadeiras, primeiro na margem direita da barragem, permitindo a 
operação do vertedouro inicial, e depois na margem esquerda. Estas ensecadeiras foram 
posteriormente incorporadas à barragem principal. 
25 
3.2 – GEOLOGIA REGIONAL E LOCAL 
Geologicamente, a bacia do rio Madeira possui diversasunidades litológicas, sendo que seis 
foram mapeadas na área da UHE Jirau e entorno (Silva et al., 2010): Formação Jaci-Paraná, 
Formação Palmeiral, Formação Rio Madeira, cobertura detrito-laterítica, granitoides 
anorogênicos e sedimentos aluvionares (Figura 3.5).
Figura 3.5 – Mapa geológico da área do empreendimento 
A Formação Jaci-Paraná é a de ocorrência mais expressiva na área, sendo caracterizada pela 
presença de depósitos pouco espessos de sedimentos síltico-argilosos a argilosos, de 
coloração acinzentada a amarelada, com lentes de areias ferruginosas e friáveis e 
conglomerados com rara estratificação plano-paralela. 
A Formação Palmeiral foi caracterizada também como uma unidade sedimentar indicadora 
de depósitos fluviais, com estratificação cruzada, sendo constituída por ortoconglomerados, 
com clastos (seixos) arredondados de quartzo e de quartzo- arenito, além de arenitos 
maciços. Os seixos, de tamanhos variados, de origem fluvial, encontram-se dispersos em 
uma matriz arenosa fina, com cimento ferruginoso e sem frações de areia média e grossa 
(Figura 3.6). 
26 
(a) (b) 
Figura 3.6 – Feições típicas da Formação Palmeiral: (a) cascalho em conglomerados 
cimentados; (b) cascalho com matriz argilosa superficial 
A Formação Rio Madeira, ocupando uma área menor no entorno da UHE Jirau, é composta 
por argilas maciças de coloração acinzentada na camada inferior; cascalhos angulosos de 
quartzo-arenito, quartzito e quartzo disseminados em matriz arenosa na camada interna e 
areias grossas inconsolidadas com estratificação cruzada na camada superior. 
Os granitóides anorogênicos, pertencentes à Suíte Intrusiva São Lourenço-Caripunas, são 
constituídos basicamente por granitos equigranulares a porfiríticos, representados na área 
por matacões rochosos situados principalmente em trechos encachoeirados do Rio Madeira, 
marcados com petrogravuras (Figura 3.7). As coberturas detrito-lateríticas caracterizam-se 
por depósitos argilo-arenosos ou síltico-arenosos, ricos em concreções ferruginosas, com 
idade estimada entre o Terciário e o Quaternário, enquanto os sedimentos aluvionares 
constituem depósitos de areias inconsolidadas, de idade holocênica. 
 
Figura 3.7 – Afloramentos graníticos com petrogravuras (Silva et al., 2010) 
27 
3.3 – OUTROS ASPECTOS DO MEIO FÍSICO LOCAL 
A bacia hidrográfica contribuinte ao Rio Madeira no trecho da UHE Jirau é relativamente 
pouco extensa quando comparada aos outros trechos do mesmo rio ou de outros rios da 
Bacia do Amazonas. Em termos geomorfológicos, o vale local do rio Madeira possui 
características de uma superfície de aplainamento bem desenvolvida, produto de uma longa 
atividade tectônica de baixa magnitude e progressiva fase erosiva ao longo do Terciário e 
do Quaternário. Predominam as extensas superfícies planas a levemente onduladas, de 
baixa a média dissecação e com espesso manto de intemperismo, com ocorrências 
localizadas de superfícies tabulares e morrotes sustentados por arenitos ou coberturas 
lateríticas. A vegetação nativa presente na região consiste em uma densa floresta de clima 
tropical, com características moderadamente sazonais e ao longo de elevações que variam 
entre 100 a 600 m. 
O clima da região é considerado como tropical úmido (Ferraz et al., 2005). As precipitações 
anuais na bacia do rio Madeira, a montante de Porto Velho, mostram uma grande 
variabilidade espacial, variando desde 500 a 5.000 mm, com o período chuvoso (novembro-
abril) apresentando totais mensais acima de 200 mm/mês. A Figura 3.8 apresenta a 
distribuição anual média das precipitações na região entre os municípios de Abunã e Porto 
Velho, evidenciando um grande padrão de similaridade regional. 
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Figura 3.8 – Distribuição regional das precipitações (PCE, 2006)
28 
A estação menos chuvosa estende-se de maio a agosto, com um pequeno período de chuvas 
entre junho-julho. A temperatura do ar, para o mesmo período, mostra também uma 
variação similar de sazonalidade, sendo outubro o mês mais quente, com temperatura média 
de 25,6 °C, e julho, o mês mais frio, com temperatura média próxima a 22,7°C (Culf et al., 
1996). 
A UHE Jirau foi implantada em uma região com boa cobertura de dados fluviométricos e 
hidrológicos, permitindo, assim, a obtenção de uma longa série histórica de dados e 
registros. O regime fluvial do rio Madeira caracteriza-se por apresentar períodos de cheia e 
de recessão muito bem definidos. De maneira geral, o início da subida do hidrograma 
ocorre durante os meses de outubro e novembro, atingindo seu pico durante os meses de 
março e abril, quando tem início a fase de recessão, que se estende até setembro e outubro 
(PCE, 2006). 
O período de menores vazões ocorre nos meses de agosto a outubro, com as mínimas 
vazões ocorrendo predominantemente no mês de setembro. A vazão média no período 
histórico (1967 a 2001) foi cerca de 19.000 m³/s, enquanto que a vazão máxima diária 
registrada atingiu 48.570 m³/s em 14 de abril de 1984. A vazão mínima registrada ocorreu 
em setembro de 1995, atingindo cerca de 3.145m³/s. 
A Figura 3.9 apresenta o cotagrama de vazões do Rio Madeira, no período de 2008 a 
2013, medidas durante a execução da obra da UHE Jirau, por meio de registros diários 
efetuados em vários postos instalados ao longo do rio. 
Figura 3.9 – Cotagrama das vazões do Rio Madeira, entre 2008 a 2013 (LEME, 2013) 
29 
3.4 – BARRAGEM PRINCIPAL COM NÚCLEO DE CONCRETO ASFÁLTICO 
3.4.1 – Natureza do Barramento 
A obra foi planejada para ser executada, em um período de 5 anos (contrato de concessão 
junto a ANEEL), como uma barragem de solo compactado. Com as demandas crescentes 
por energia, o cronograma de sua implantação foi reduzido para apenas 3 anos, o que 
implicou movimentações e trabalhos de compactação de solos mesmo durante os períodos 
chuvosos, o que foi determinante para inviabilizar o empreendimento na sua concepção 
original. 
As alternativas estudadas foram três: barragem de CCR (Concreto Compactado a Rolo), 
barragem de enrocamento com face de concreto e barragem de enrocamento com núcleo 
asfáltico (BENA). Estas diferentes concepções foram consideradas e correlacionadas em 
termos de vantagens e desvantagens. Foram várias as razões que levaram a escolha desta 
última alternativa como projeto definitivo. 
Em primeiro lugar, a barragem de enrocamento com núcleo asfáltico possibilitava a sua 
construção mesmo durante o período chuvoso, além de garantir o aproveitamento das 
ensecadeiras, fato que reduzia significativamente o volume de enrocamento compactado do 
corpo da barragem. Outro fator fundamental para esta opção foi de ordem econômica: a 
execução de uma barragem de núcleo asfáltico, comparada a de uma barragem de terra 
compactada, onerava a empresa proprietária em 30%, valor este bem inferior ao custo de 
uma barragem equivalente de Concreto Compactado a Rolo(CCR). 
Por outro lado, a velocidade de execução também foi primordial para a escolha deste tipo 
de barramento, uma vez que sua velocidade de alteamento era expressiva em comparação 
aos prazos de lançamento e compactação de uma barragem de terra. Outro fator 
comparativo que deve ser observado é a agilidade da limpeza de fundação quando se trata 
da fundação para aterro em enrocamento, comparada à limpeza desta para aterro em solo. 
Enquanto que para uma barragem em solo compactado, os procedimentos de tratamento da 
fundação são muito mais elaborados e específicos, no caso de barragens de enrocamento, o 
tratamento da fundação tende a ser mais simplificado. 
30 
Em relação a núcleos de argila compactada, os núcleos asfálticos oferecem ainda asseguintes vantagens: os sistemas de filtro e de transição a jusante são simplificados, o que 
significa uma redução na quantidade dos materiais utilizados; núcleos de concreto asfáltico 
são muito mais resistentes à erosão e, sendo mais dúctil, reduz-se o risco de fissuração. 
Como desvantagens potenciais, barragens de enrocamento com núcleos asfálticos exigem a 
implantação na obra de uma usina própria de CBUQ e a adoção de equipamentos 
especializados e específicos no lançamento da mistura que não são usuais nem têm outra 
finalidade após esta utilização, o que pode impactar os custos do empreendimento. 
3.4.2 – Arranjo Geral e Geometria do Barramento 
A barragem principal da UHE Jirau está localizada na zona do leito do Rio Madeira (Figura 
3.10) e é constituída por um maciço de enrocamento compactado com núcleo de concreto 
asfáltico, possuindo um comprimento de crista de 1.050 m e altura máxima de 60,0 m. A 
implantação do barramento foi viabilizado mediante a execução prévia de ensecadeiras 
laterais, posteriormente incorporadas à barragem principal. 
Figura 3.10 – Vista da Barragem de Enrocamento com nucleo argiloso 
Observa-se que a barragem apresenta uma seção bastante esbelta com taludes íngremes, 
com inclinação 1,4H:1V, tanto a montante como a jusante, que são proporcionados pelo 
fato do núcleo asfáltico possuir uma espessura de apenas 0,60 cm. A planta baixa e a seção 
transversal típica da barragem com núcleo em concreto asfáltico da UHE Jirau, incluindo as 
ensecadeiras laterais, estão apresentadas na Figura 3.11. 
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32 
A base do núcleo de concreto asfáltico é alargada, apresentando uma largura igual a duas 
vezes a largura adotada para o corpo da barragem, de forma a restringir severamente os 
elevados gradientes hidráulicos atuantes nessa região. O núcleo está apoiado sobre uma laje 
de concreto (plinto), com uma camada superior de mastique asfáltico e outra camada, 
inferior, de concreto de regularização, que atua como uma base nivelada de apoio (Figura 
3.12). Chumbadores promovem a ancoragem do plinto com a fundação rochosa, que foi 
tratada por meio de injeções de calda de cimento sobre pressão (o tratamento das fundações 
da barragem é mais detalhado no Capítulo 5 desta dissertação). 
Figura 3.12 – Detalhe da base de fundação do núcleo asfáltico (Themag, 2012) 
O núcleo asfáltico é confinado por transições finas a montante e a jusante. A faixa de 
transição fina, com largura de 1,45m, possui diâmetro máximo de 75mm. Além da transição 
fina, foi executada também uma faixa de transição grossa, com 3,0 m de largura e diâmetro 
máximo de 200 mm, compactada em camadas com o dobro da espessura da transição fina. 
O enrocamento utilizado foi subdividido em duas zonas: uma zona de enrocamento fino, 
com diâmetro máximo de 0,40m, compactada em camadas de 0,40 m em torno das faixas 
de transição e outra zona, mais externa, de enrocamento convencional, com diâmetro 
máximo de 0,8 m, compactado em camadas de 0,80 m de espessura, e ainda em blocos de 
maiores dimensões para proteção (rip-rap) das zonas do maciço afetas às flutuações do NA 
(Figura 3.13). 
33 
Figura 3.13 – Materiais de construção utilizados na barragem (Themag, 2012) 
O material utilizado no corpo da barragem foi oriundo das escavações obrigatórias para a 
implantação das estruturas do barramento. O material foi compactado utilizando-se rolos 
compactadores de grande impacto. Os volumes dos materiais empregados na construção da 
barragem foram os seguintes (Souza Neto, 2013): 
• enrocamento compactado= 2.013.006 m³; transições processadas = 335.994m³; concreto 
asfáltico do núcleo = 22.815m³. 
3.4.3 – Instrumentação da Barragem Principal 
Para se proceder a um adequado controle e monitoramento da barragem com núcleo em 
concreto asfáltico da UHE Jirau, vários instrumentos foram instalados no maciço da 
barragem, incluindo piezômetros elétricos, piezômetros abertos (tipo Casagrande 
modificado), medidores magnéticos de recalques, células de tensões totais, marcos 
superficiais, medidores de vazões. Dispositivos similares, tais como piezômetros, 
extensômetros de hastes e medidores triortogonais de junta foram também instalados nas 
estruturas de concreto do barramento. 
A Figura 3.14 apresenta a seção instrumentada da barragem principal com 9 medidores 
magnéticos de recalques, instalados ao longo do maciço da barragem, nas cotas 45,0m, 
53,0m, 61,0m, 69,0m, 77,0m e 85,00m. As leituras destes instrumentos são feitas por meio 
de procedimentos similares aos utilizados nos registros piezométricos. 
34 
Figura 3.13 – Medidores de recalques instalados na BENA (Themag, 2012) 
Outra instrumentação geotécnica profusamente utilizada no maciço da barragem foram os 
marcos superficiais (Figura 3.14). Foram instalados um total de 55 marcos nos espaldares 
de enrocamento e outros três especificamente na região do núcleo asfáltico, cujas leituras 
são feitas periodicamente por meio de levantamentos topográficos por estação total, a partir 
de marcos referenciais georeferenciados. 
Figura 3.14 – Marcos superficiais instalados na BENA (Themag, 2012) 
35 
 CAPÍTULO 4
CCOONNTTRROOLLEE TTEECCNNOOLLÓÓGGIICCOO DDOOSS MMAATTEERRIIAAIISS EEMM
LLAABBOORRAATTÓÓRRIIOO EE DDAASS MMIISSTTUURRAASS EEMM CCAAMMPPOO
4.1 – INTRODUÇÃO 
O controle tecnológico rigoroso dos materiais utilizados e das metodologias construtivas 
constitui premissa básica de projeto de grandes estruturas geotécnicas, particularmente no 
caso de barragens de grande porte, pelos gravíssimos impactos decorrentes de uma eventual 
ruptura destas obras. 
Estes procedimentos implicam basicamente avaliações criteriosas das propriedades 
geotécnicas dos materiais de construção utilizados no maciço da barragem e a aferição de 
suas condições tecnológicas in situ, de forma a atender, de forma criteriosa e sistemática, 
todos os esforços e deformações atuantes para as diversas condições de carregamento 
impostas à estrutura e ao longo de toda a vida útil do empreendimento. 
Estas avaliações então, correlacionadas com os chamados valores de controle dos 
parâmetros analisados e constantes das especificações técnicas pré-estabelecidas em projeto 
e explicitados levando-se em consideração a obtenção e um padrão construtivo homogêneo 
e uniforme, em condições de produção em escala industrial e atendendo os grandes volumes 
e taxas de produção. 
Em relação às barragens de enrocamento com núcleo de concreto asfáltico (BENA), este 
controle de qualidade deve merecer especial consideração em relação à construção e ao 
comportamento geotécnico do núcleo asfáltico, pois o mesmo constitui essencialmente o 
elemento de estanqueidade da barragem. Neste contexto, os estudos concentram-se na 
avaliação das propriedades tecnológicas do CAP (cimento asfáltico de petróleo), dos 
agregados presentes na mistura asfáltica, da transição fina e dos enrocamentos e de suas 
correspondentes misturas. No caso da UHE Jirau, estes estudos incluíram procedimentos 
experimentais de laboratório e de campo que serão descrito a seguir. 
36 
4.2 – CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA EM LABORATÓRIO 
4.2.1 – Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP) 
As propriedades físicas e reológicas e a composição química do CAP dependem da fonte e 
dos processos de refino do petróleo de sua origem. No Brasil e em diversos outros países, 
não é comum a produção de ligantes a partir de um único tipo de petróleo, e sim, a partir de 
uma variedade de óleos crus, resultando em CAP’s contendo uma considerável variedade 
de compostos orgânicos e elevada complexidade química (Guimarães, 2012). Os CAP’s 
utilizados no concreto asfáltico para núcleos de barragens são os mesmos utilizados em vias 
de pavimentação, e geralmente possuem valores de penetração de 80 a